ANKA Aufbau und Betrieb

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1 ANKA Aufbau und Betrieb ANKA-Setup ANKA-Operation Future-Projects Radiation-Shielding Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

2 ANKA-History 1996: Project Approved Synchrotronlichtquelle für Mikrofertigung und Analytik : Built up (D.Einfeld, H.Moser) 2000: Beam Stored (D.Einfeld) 2002: Foundation ISS, 1st User-Meeting (M.Hagelstein) 2004: T.Baumbach Head of Institute Nationale Synchrotronlichtquelle mittelhart + IR /T Hz Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

3 ANKA-Accelerators Storagering Energy: 2.5 GeV Circumference: m Emittance: 50 nmrad 2.5 GeV Storagering Booster: Energy: 500 MeV Current: 4mA Circumference: 26.4 m Emittance: 150 nmrad Microtron Energy: 50 MeV Current: 5 ma Electricity: RF: 400 ( 0) kw Magnets + : 600 (150) kw Cooling: 800 (500) kw Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

4 ANKA-Injector Mikrotron Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

5 ANKA-Storagering 2 x 8 Dipoles 5 x 8 Quadrupoles 3 x 8 Sextupoles 4 Cavities Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

6 Components B: 1.5 T Radius: m B : 18 T/m Bore: 70 mm B : Bore: 500 T/m2 75 mm SUL: 74 mm 1.2 T WERA: 100 mm 0.4 T SCU14 14 mm 0.3 T Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

7 Beam-Time-Calendar Daily scheme: 2 injections per day with 1 h Monthly scheme:2 weeks user operation + 1 week machine physics and special user operation + 1 week user operation Yearly scheme: 4 x (10 weeks of operation 2 weeks shut down) Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

8 peration-statistics 4500 h per year 250 h at injection 450 h at 1.3 GeV 3800 h at 2.5 GeV 3300 h for user operation 95% availability Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

9 Beamlines In Operation 1. Liga I (mask production) bend IMT 2. Liga II (form production) bend IMT 3. Liga II (deep penetration) bend IMT 4. UVCD (circular dichroism) bend IBG 4. XAS (X ray absorption) bend 5. PDIFF (powder diffraction) bend 6. SUL (absorption + diffraction) wiggler (1T) 7. TOPO/TOMO Topography bend 8. INE (absorption Nuclear waste disposal) bend INE 9. FLUO Fluorescence bend 10. SCD (single crystal diffraction) bend 11. WERA (soft X ray diffraction) bend IMF 12. IR II (infrared) bend 13. NANO (diffraction) undulator (15 mm) 14. MPI (Surface diffraction) bend MPI 15. IR I (Infrared) bend Beamlines approved and in design 16. CATACT (catalysis, actinide) wiggler (2.5T) ITC/INE 17. Image wiggler (3 T) Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

10 Future Projects: FLUTE Ferninfrarot Linac und Test-Experiment Linac based THz Source In cooperation with PSI RF-Laser_gun 3 nc, 2 ps S-Band-Linac 50 MeV Chicane compression to 0.2 ps : Test-facility (in old cyclotron experimental hall) Pump source for Pump Probe experiments at Swiss FEL 0 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

11 Roman Ganter, PSI 1 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

12 Coherent Synchrotron Radiation: A Powerful THz Source THz: Between Microwave and Infrared Between Gyratron (GHz) and Synchrotron (ev) Frequency: 1 THz ~ 1ps Wave number: 30 1/cm Wave length: 333 µm Energy. 0.4 mev Short bunches: Bunch length ~ wave length: Coherent radiation ~ N 2 bunch Long bunches: incoherent radiation ~ N bunch 2 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

13 Electron-Losses ANKA-Operation (without injection and dump) Charge: Beam-Energy: Lost time: Power: 0.1 A 0.37 µs = 37 nc 2.5 GeV 37 nc = 92 J 10 h 92 J / = W FLUTE-Operation Charge: 3 nc Beam-Energy: 50 MeV 3 nc = 0.15 J Lost time (10 Hz):0.1 s Power: 0.15 J / 0.1 s =1.5 W 3 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

14 Shielding FLUTE Loss Beam-Dump (3 nc 50 MeV 10 Hz): Loss Linac (0.4 nc 25 MeV 10 Hz): 1.5 W 0.1 W Dose rate (beam Dump) 0 : Shielding (cyclotron): 2 m concrete m Pb Attenuation: Source to target: 4 m Dose rate (unshielded): 1.4 Sv/h Dose rate (shielded): µsv/h Dose rate (side wall) 90 : Shielding (cyclotron): Source to target: Dose rate (unshielded): Dose rate (shielded): 2 m concrete 4 m 62 µsv/h 0.03 µsv/h 4 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

15 Shielding at ANKA No tunnel 0.8 m concrete Double shielding at Injection 0.15 m Pb 1 mm Pb No tunnel, Synchrotron Radiation penetrating vacuum chamber (2mm) above 2 GeV Shielding of vacuum chamber needed! 5 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

16 ANKA-Radiation-Monitoring Offline (Thermo Luminescent) and Online (Ionization chamber) Beam-Dump Injection TLM 6 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

17 Radiation Dose No operation: 2.5 µsv/d Operation: 3.5 µsv/d 7 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

18 ANKA: Nationale Synchrotron-Strahlungsquelle mittelhart + THz/IR Starke Unterstützung durch lokale Institute Linac-basierende THz Forschung neuer Schwerpunkte Strahlenschutz in guter Verfassung Wünsche einen gelungenen Workshop Danke für Ihre Aufmerksamkeit 8 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen

19 Layout Hauptkomponenten Photoinjektor (CTF 3 Typ) Linearbeschleuniger (S-Band) Bunch-Kompressor THz Beamline Nutzung eines bestehenden Gebäudes Endenergie Elektronen Pulsladung der < 50 MeV 3 nc Wiederholrate Hz Genutzte Bandbreite THz Kooperation mit dem PSI 19 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an Synchrtronstrahlungsquellen FLUTE - ein Beschleunigerprojekt Erhard Huttel ISS/ANKA Institute for Synchrotron Radiation

20 TBONE Concept 100 MeV Linac Gun & Injector Bunch Compressor SC Insertion Device Test Stand THz Generation Arc THz Beamlines Diagnostics Test Ports Ultra-short (5 fs) THz pulses are generated by a linear accelerator bunch compressor THz generation arc (coherent synchrotron radiation) TBONE facility multi-user (several beamlines) X-rays broadband coherent THz/mid-IR radiation X-rays from Bremsstrahlung Add-ons insertion device test stand beam diagnostics test ports 20 A.-S. Müller Coherent THz Radiation in Electron Storage Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an-synchrtronstrahlungsquellen Mainz, Rings Erhard Huttel ISS/ANKA Institute for Synchrotron Radiation